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具有自清潔防散射功能透光罩的led路燈模塊的制作方法

文檔序號(hào):2875171閱讀:166來源:國知局
具有自清潔防散射功能透光罩的led路燈模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有自清潔、防散射功能透光罩的LED路燈模塊,由散熱器(1)、驅(qū)動(dòng)電源(2)、放置LED和PCB的金屬腔體(3)、大功率白光LED(4)、紫外LED(5)、自由曲面透鏡(6)、玻璃透光罩(7)構(gòu)成。LED與PCB安裝在腔體中,腔體端面與透光罩用密封膠組成密封腔體,內(nèi)中充氦或氖惰性氣體、或其混合氣體,具有高導(dǎo)熱,防止水汽或霧霾等對腔內(nèi)LED、透鏡的污染。透光罩表面涂有親水性或疏水性、或親水/疏水組合薄膜,在紫外光照射下親水鋪展,清除透光罩表面灰塵和散射水滴,無紫外光時(shí)起疏水作用帶走透光罩表面灰塵,保持LED路燈模塊的高透光性。
【專利說明】具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及LED路燈模塊,尤其是一種具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展,LED具有光效高、壽命長、顏色豐富、節(jié)能環(huán)保、可靠性高、容易調(diào)控等優(yōu)點(diǎn),已出現(xiàn)替代各種傳統(tǒng)照明光源產(chǎn)品的趨勢。相對于傳統(tǒng)的高壓鈉燈路燈而言,由于LED體積較小,可以通過透鏡來滿足路面較均勻的光斑分布,提高光能的利用,因此可以達(dá)到比高壓鈉燈更高的光能利用率和均勻性;由于LED的高光效,使得它比高壓鈉燈具有更好的節(jié)能效果。
[0003]長久使用的路燈透光罩容易積灰或遭大氣中有機(jī)物污染,引起LED、透鏡、面罩等霉變,這些都將影響路燈照明性能和壽命。由于路燈安裝較高,且分布在各個(gè)道路位置,清洗費(fèi)時(shí)費(fèi)力。同時(shí),空氣中的水蒸氣、雨天及梅雨季節(jié)又易于在玻璃透光罩上凝結(jié),會(huì)導(dǎo)致透光罩表面起霧、結(jié)露,路燈發(fā)出的光被其散射,降低路燈的透光效率。對傳統(tǒng)高壓鈉燈而言,因高壓鈉燈輻射能中含有紅外光,透光罩上的水滴可以較快地被蒸發(fā);而對于LED路燈而言,因?yàn)樗芰哭D(zhuǎn)化效率較高,輻射能中不含紅外光,透光罩起霧、結(jié)露現(xiàn)象較為嚴(yán)重。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了解決目前LED路燈的透光罩表面長期使用容易積灰,在潮濕環(huán)境下容易起霧、結(jié)露,導(dǎo)致光線散射,透光效率下降,而清洗不便且耗費(fèi)人力物力的問題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0005]一種具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,包括散熱器、驅(qū)動(dòng)電源、放置LED和PCB的金屬腔體、大功率白光LED、紫外LED、自由曲面透鏡、玻璃透光罩,所述玻璃透光罩表面設(shè)置親水或疏水薄膜、或親水/疏水組合薄膜,所述的金屬腔體為密封腔體,內(nèi)中充氦或氖惰性氣體、或其混合氣體。
[0006]進(jìn)一步的,所述玻璃透光罩由高硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成。
[0007]進(jìn)一步的,所述親水薄膜為納米二氧化鈦薄膜,疏水薄膜為納米二氧化硅/硅樹脂薄膜;所述親水/疏水組合薄膜為二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合薄膜;膜層數(shù)量為多層結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步的,所述散熱器和驅(qū)動(dòng)電源位于金屬腔體的背面。
[0009]進(jìn)一步的,所述薄膜厚度為10nm-3000nm。
[0010]進(jìn)一步的,所述大功率白光LED和紫外LED設(shè)置于金屬腔體內(nèi),紫外LED布置在大功率白光LED之間。
[0011]進(jìn)一步的,所述大功率白光LED前的自由曲面透鏡設(shè)計(jì)成蝙蝠翼光斑型。
[0012]進(jìn)一步的,所述的納米二氧化硅/硅樹脂薄膜在所述玻璃透光罩表面形成高低尺寸為10nm-3000nm的細(xì)微凸起結(jié)構(gòu)。[0013]本實(shí)用新型的新型LED路燈模塊,在路燈LED光源中加入了部分紫外LED,由自動(dòng)控制驅(qū)動(dòng)電源使其定時(shí)定間隔發(fā)出紫外光。在透光罩的表面涂有納米二氧化鈦親水薄膜,或納米二氧化硅/硅樹脂薄膜疏水薄膜,或二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合薄膜結(jié)構(gòu),在紫外線照射下則具有超親水性,在沒有紫外光照射下具有超疏水性。通過這兩種性質(zhì),達(dá)到透光罩自我清潔、防散射的目的。同時(shí),在路燈模塊腔體密封,內(nèi)部充導(dǎo)熱系數(shù)較高的氦氣或氖氣、或其混合氣體,從而提高LED路燈的散熱性能,進(jìn)一步提高模塊可靠性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊結(jié)構(gòu)示意圖?!揪唧w實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1所示,本實(shí)用新型的具有自清潔、防散射功能透光罩的LED路燈模塊,由散熱器1、驅(qū)動(dòng)電源2、放置LED和PCB的金屬腔體3、大功率白光LED 4、紫外LED 5、自由曲面透鏡6、玻璃透光罩7構(gòu)成。散熱器I和驅(qū)動(dòng)電源2位于金屬腔體3的背面,大功率白光LED4和紫外LED 5設(shè)置于金屬腔體3內(nèi),紫外LED 5布置在大功率白光LED 4之間,自由曲面透鏡6設(shè)置在大功率白光LED 4和紫外LED 5外側(cè),玻璃透光罩7覆蓋金屬腔體3。
[0017]首先在大功率白光LED 4中加入部分紫外LED 5,并由電源自動(dòng)控制,定時(shí)定間隔發(fā)出紫外光。LED路燈模塊中包含功率占總LED功率90-98%的大功率白光LED 4和占總LED功率2-10%的紫外LED 5,大功率白光LED 4發(fā)出道路照明光,色溫為1700-6500K,大功率白光LED前的自由曲面透鏡6設(shè)計(jì)成道路照明所需的蝙蝠翼光斑;紫外LED 5發(fā)出對親水材料薄膜產(chǎn)生親水作用的紫外光,波長為350-390nm,帶寬16_25nm,紫外LED前的自由曲面透鏡設(shè)計(jì)成的紫外光斑照明整個(gè)透光罩;紫外LED由驅(qū)動(dòng)電源每天定時(shí)點(diǎn)亮10-60分鐘間隔時(shí)間。
[0018]玻璃透光罩7由高硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成,在整個(gè)可見光波段透過率達(dá)91-92%、350-390nm紫外光透過率達(dá)88_91%。所述的350_390nm紫外光能對親水/疏水材料產(chǎn)生作用。在玻璃透光罩7涂上納米二氧化鈦親水薄膜,或納米二氧化硅/硅樹脂疏水薄膜,或二氧化娃/娃樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合薄膜結(jié)構(gòu)。納米二氧化鈦薄膜、偶氮苯親水薄膜,薄膜厚度為10nm-3000nm。在燈罩表面上制作成高低尺寸為10nm-3000nm的細(xì)微凸起的納米二氧化硅/硅樹脂疏水結(jié)構(gòu),薄膜材料中二氧化硅質(zhì)量含量為3-4%、硅樹脂質(zhì)量含量為7-8%。在使用過程中具有自我清潔的功能。
[0019]在路燈模塊金屬密封腔內(nèi)部充入惰性氣體氦氣或氖氣、或其混合氣體,1-2大氣壓。LED與PCB整體焊接在金屬腔體中,最后將整體封裝成為LED路燈模塊。
[0020]本實(shí)用新型的具有自清潔防散射功能的透光罩的LED路燈模塊,玻璃透光罩7上的納米二氧化硅/硅樹脂薄膜,形成一個(gè)細(xì)微凸起型的超疏水結(jié)構(gòu)?;蚨趸?硅樹脂/偶氮苯組合薄膜的親水偶氮苯基團(tuán)被擋住,形成一個(gè)細(xì)微凸起的超疏水結(jié)構(gòu),故此時(shí)透光罩或自由曲面透鏡表面具有超疏水性;而在紫外LED光照射的條件下,透光罩上的納米二氧化鈦薄膜,具有浸潤效應(yīng),對水等液體的接觸角為零度;或偶氮苯收緊貼近結(jié)構(gòu)表面,疏水基團(tuán)內(nèi)縮,而親水基團(tuán)則露在透光罩表面,且整個(gè)表面結(jié)構(gòu)是平滑的親水結(jié)構(gòu);因此水趨向于在整個(gè)表面鋪展開來,即透光罩具有超親水性。在水鋪展形成水膜的過程中將灰塵帶走,同時(shí)由于鋪展作用,凝聚在表面的水露鋪展,消除水露對光的散射,提高透光效率。
[0021]本實(shí)用新型具有自清潔防散射功能的透光罩的LED路燈模塊中,在光源里加入了部分紫外LED,由電源控制定時(shí)定間隔發(fā)出紫外光。在一般情況下,紫外LED不發(fā)光,即透光罩表面接受到的光為可見光。此時(shí),它們的表面具有超疏水性。水蒸氣在表面凝結(jié)時(shí),因?yàn)楸砻娴某杷?,水滴與表面的作用力較小,而與灰塵之間的作用力較大。因此,水滴很容易和表面的灰塵一起脫落。超疏水性使得透光罩的表面不易起霧,且積灰也較為不易。
[0022]當(dāng)紫外LED發(fā)光時(shí),透光罩的表面除了受可見光照射外,還受到紫外光的照射。此時(shí),它們的表面呈超親水性。當(dāng)水分凝結(jié)在它們表面時(shí),會(huì)鋪展分布在透光罩表面,形成較均勻的水膜而沿親水膜邊緣流出,而水分能將表面灰塵帶出。此時(shí),表面同樣沒有起霧,提高透光率。
[0023]通過這個(gè)表面超親水性-超疏水性的作用,本實(shí)用新型的LED路燈模塊的透光罩達(dá)到透光罩自我清潔、防散射的目的。從而達(dá)到提高LED路燈透光率的目的。
[0024]LED路燈模塊安裝在金屬密封腔體內(nèi),其引線通過密封膠膠密封。金屬密封腔的材料為鋁或不銹鋼,背面裝有散熱片,提高散熱性能。金屬密封腔內(nèi)部充有具有高導(dǎo)熱特性的惰性氣體氦氣或氖氣、或其混合氣體,充氣氣壓為1-2大氣壓。由于氦氣、氖氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.1426ff/mK和0.0455ff/mK左右,分別為導(dǎo)熱系數(shù)為0.0233ff/mK空氣的6倍和近2倍。既提高LED發(fā)熱熱量的導(dǎo)出,又可防止水氣和霧霾等對腔體內(nèi)LED、透鏡和內(nèi)表面的污染。
[0025]本實(shí)用新型的LED路燈模塊使用的白光LED由藍(lán)光銦鎵氮LED芯片,峰值波長為454nm,帶寬22nm,激發(fā)黃色Y3Al5O12: Ce熒光粉,峰值波長為560nm,帶寬114nm構(gòu)成,光源色溫為3600K,暖白色;LED路燈模塊使用了 18個(gè)IW大功率白光LED,組成20W的LED路燈模塊。并且在路燈模塊內(nèi)部加入了 4個(gè)0.2W紫外LED,紫外LED 5的峰值波長為390nm,帶寬21nm。白光、紫外LED的亮暗由控制系統(tǒng)控制。玻璃透光罩3由高硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成,在透光罩上使用了二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合三層薄膜結(jié)構(gòu),總厚度900nm ;其中二氧化娃為底層,厚度400nm ;娃樹脂為中間層,厚度350nm ;偶氮苯在頂層,厚度150nm ;中間層娃樹脂模壓制作成高低尺寸為50nm的細(xì)微凸起,形成納米二氧化娃/娃樹脂疏水結(jié)構(gòu)。
[0026]先將LED與PCB焊接,再整體焊接在金屬腔體中,再安裝透光罩,然后金屬密封腔內(nèi)充入1.5個(gè)大氣壓的氦氣,純度為99%。最后將整體密封封裝成為LED路燈模塊。
[0027]紫外LED控制系統(tǒng)控制紫外LED在路燈開啟480分鐘后,開啟20分鐘,然后關(guān)閉。本實(shí)用新型制作的路燈達(dá)到了較好的自清潔、防散射效果,同時(shí)模塊透光罩的溫度比沒充氦氣、自然空氣的對照組低2度,提高了散熱性能。由于路燈裝在高處,紫外光功率不大,并且因紫外燈開啟時(shí)段較晚,對行人的影響可略。
【權(quán)利要求】
1.一種具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,包括散熱器(I)、驅(qū)動(dòng)電源(2)、放置LED和PCB的金屬腔體(3)、大功率白光LED (4)、紫外LED (5)、自由曲面透鏡(6)、玻璃透光罩(7),其特征在于:所述玻璃透光罩(7)表面設(shè)置親水或疏水薄膜、或親水/疏水組合薄膜,所述的金屬腔體(3)為密封腔體,內(nèi)中充氦或氖惰性氣體、或其混合氣體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,其特征在于:所述玻璃透光罩(7)由高硼硅酸鹽玻璃構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,其特征在于:所述親水薄膜為納米二氧化鈦薄膜,疏水薄膜為納米二氧化硅/硅樹脂薄膜;所述親水/疏水組合薄膜為二氧化硅/硅樹脂/偶氮苯的親水/疏水組合薄膜;膜層數(shù)量為多層結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,其特征在于:所述散熱器(I)和驅(qū)動(dòng)電源(2 )位于金屬腔體(3 )的背面。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,其特征在于:所述薄膜厚度為10nm-3000nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,其特征在于:所述大功率白光LED (4)和紫外LED (5)設(shè)置于金屬腔體(3)內(nèi),紫外LED (5)布置在大功率白光LED (4)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,其特征在于:所述大功率白光LED (4)前的自由曲面透鏡(6)設(shè)計(jì)成蝙蝠翼光斑型。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有自清潔防散射功能透光罩的LED路燈模塊,其特征在于:所述的納米二氧化硅/硅樹脂薄膜在所述玻璃透光罩(7)表面形成高低尺寸為10nm-3000nm的細(xì)微凸起結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】F21S8/08GK203784782SQ201420189954
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】金懷洲, 金尚忠, 趙春柳, 張淑琴, 陳亮, 朱伯明, 陳海軍 申請人:中國計(jì)量學(xué)院, 寧波燎原工業(yè)集團(tuán)有限公司
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